电子装置及散热器操作方法

技术领域

本发明涉及一种电子装置的散热系统，特别是涉及在待机模式调整供应给散热器电力的散热系统。

背景技术

电子装置(例如：服务器)具有耦接电源供应器的电子组件。由于内部电子组件的运行，服务器会产生大量的热量，而典型的电子组件有控制器、处理器、网络(LAN)卡、硬盘(Hard Disk Drives)和固态硬盘(Solid State Disk Drives)。当散热的效率不足时，电子组件的运行会被阻碍或停止。因此，服务器被设计为利用气流流通电子设备内部，进而将电子组件产生的热量给带走。电子组件通常包含多个散热片贴附于电子组件。散热片通常由导热性佳的材料所制成。散热片吸收电子组件的热量并将热量从电子组件转移出去，并经由流过散热片或在散热片周围的气流来吸收热量。通常来说，风扇系统产生气流经过或围绕散热片和电子组件，进而能让所产生的气流将热量带离电子组件和散热器。在某些状况下，也可以选择其他的散热装置将热量带离电子组件和散热片(例如：液体冷却装置)。

对某些典型的服务器而言，冷却电子组件的系统电力会受到散热设计所限制，而散热器的运转速度也受到散热设计限制，因此电子组件有时必须以低速运转来避免过热。基于能量转换的原理，风扇散热器的电力受流经电子装置的空气流量所限制。当空气流量越大时，更多的气流能用来散热，而系统的运转情形也会因此而改善。更高的系统电力也允许某些电子组件(例如：中央处理器)以更高的时脉速度(Clock Speed)或更高的电力运转，进而能因此增强性能。当然，提供更高电力给风扇虽然能产生更大量的气流，但电子装置整体的电力需求也会进一步更高。此外，也需要不同的风扇管理机制来平衡散热性能及降低噪音。

由于风扇噪音会随着风扇的运转速度上升，减少风扇每分钟的转数(RPM；rotations per minute)也能相当程度地降低风扇噪音。但若风扇运转速度降低太多，电子组件可能会过热。其中一种调节风扇电力的技术是利用脉冲宽度调变(PWM；Pulse WidthModulation)控制信号。脉冲宽度调变技术是在特定频率将风扇开启或关闭，并通过调整工作周期(Duty Cycle)以控制风扇运转速度。当工作周期越大时，风扇旋转也会越快。为了避免信号频率太低必须选用适当的频率，进而避免风扇的运转速度在脉冲宽度调变循环中明显地震荡。另外，使用风扇正负端供应电力给电路来完成换向(Commutation)可能造成频率过高。当风扇(以及内部换向电子设备)使用脉冲宽度调变过快，会导致内部换向电子元件无法正确运转。除此之外，如果脉冲宽度调变上升和下降的时间周期变化太短，长期下来风扇的性能也会被影响。再者，各个电子组件间的散热需求并不同，而电子组件(例如:处理器、电路卡或存储器装置)相对应的散热需求通常能由其产品规格中得知。

系统模式会限制散热电子组件的系统电力。在待机模式，多数电子组件停止运行而不会产生热量。然而，开放运算计划(OCP；Open Compute Project)3.0电路卡在待机模式会消耗相当高的电力并产生相当多的热量。备用电源可用于多种功能，如支持唤醒功能(例如：网络唤醒(Wake-on-LAN))或其他待机功能。处于待机模式时，由于主动散热器没有启动，开放运算计划3.0电路卡只能依靠自然的空气对流散热(缺乏主动散热对流)，故仅依靠机箱内的热空气对流升温或仅依靠冷空气对流降温。此外，其他电子组件在待机模式的系统内或系统附近可能会产生热量，而导致系统内的电路卡在处于待机模式时会进一步累积热量。因此，电路卡会受到周围电子组件和/或他们的待机功能而变热。由于电子装置处于待机模式时，系统风扇并不会开启以冷却开放运算计划3.0电路卡，因此有必要在电子装置处于待机模式时，使开放运算计划3.0电路卡有效地散热。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供一种运转于待机模式的电子装置包括电源供应器、散热器、电子组件及控制器。散热器耦接电源供应器及散热器。电子组件由散热器散热。控制器在待机模式时可周期性地检测电子组件的电力数据和温度，且控制器更用以根据检测电子组件所得的电力数据和温度调整供应给散热器的电力。

在某些实施方式中，电子组件为开放运算计划3.0电路卡。控制器为管理控制器(例如：基板管理控制器(BMC；Baseboard Management Controller)、电源管理控制器(PMC；Power Management Controller)或机箱管理控制器(CMC；Chassis ManagementController))。散热器可以基于脉冲宽度调变信号的工作周期调整电力。电子装置还可包含第二个散热器。控制器用以根据耦接到电源供应器的散热器的运转效能来调整供应给第二个散热器的电力。在某些实施方式中，控制器还用以确定电子组件所接收的电力是否超过电子组件的功耗需求。控制器还在待机模式执行每十秒检测电子组件的电力数据和温度。在某些实施方式中，当电子组件的温度超过预设温度阈值时，控制器还用以提高供应给散热器的电力。

本发明还提供一种在待机模式调整散热器操作以冷却电子装置的方法。电子装置包含电源供应器、耦接电源供应器的散热器以及处于待机模式的电子组件。该方法包含:将系统散热信息储存在存储器装置中；周期性地检测电子组件的电力数据和温度；以及根据电子组件检测所得的电力数据、检测所得的温度及系统散热信息调整供应给散热器的电力。系统散热信息包含电子组件的需求、系统的需求和/或散热器的散热能力。

以上所述仅用以阐述本发明所欲解决的问题、解决问题的技术手段、及其产生的功效等等，本发明的具体细节将在下文的实施方式及相关附图中详细介绍。本发明的特征和优点可以通过在权利要求中特别指出的方法和组合来实现和获得。

附图说明

为描述获得本发明上述或其它的优点和特征，将通过参考其具体实施方式对上述简要描述的原理进行更具体的阐释，而具体实施方式被展现在附图中。这些附图仅例示性地描述本发明，因此不被认为是对范围的限制。通过附图，将清楚解释本发明的原理，且附加的特征和细节将被完整描述，其中：

图1为本发明一具体实施方式所例示的网络设备(例如：服务器)的电子组件的俯视图；

图2为本发明一具体实施方式所例示具有不同散热需求的服务器中电子组件的俯视图；

图3为本发明一具体实施方式关于在待机模式冷却开放运算计划3.0电路卡的方法示意图；以及

图4为本发明一具体实施方式关于在待机模式冷却开放运算计划3.0电路卡的流程图。

符号说明

100:服务器

110,310:电源供应器

112,312:散热器

114,214:主机板

120,220:处理器

126:硬盘

128:固态硬盘

130,330:快速周边组件互连电路卡

132,332:开放运算计划3.0电路卡

136,236:双列直插式存储器装置

140,340:基板管理控制器

142,342:机箱管理控制器

250:快速周边组件互连电路卡插轨

252:开放运算计划电路卡插轨

300:方法

400:方法

401:步骤

402:步骤

403:步骤

404:步骤

405:步骤

406:步骤

407:步骤

408:步骤

409:步骤

具体实施方式

本发明参照附图附图来说明，其中在所有附图中使用相同的参考数字以指明相似或同等的元件。附图并未以实际大小绘示，而仅提供用以说明本发明。下面参照用于说明的实例应用描述了本发明的数个面向。应可理解的是，列举的许多具体细节、关系以及方法为用以提供对本发明的全面理解。然而，所属领域中具有通常知识者可轻易地辨别本发明可不以一或多个具体细节或以其他方法来实施。在其他例子中，现有的结构或操作并未详细绘示以避免混淆本发明。本发明并非受限于所示的动作或事件的顺序，因为一些动作可以不同顺序发生及/或和其他动作或事件同时发生。此外，并非要求所有所示的动作或事件都用以执行根据本发明的方法。

图1为绘示根据本发明一具体实施方式所例示的网络设备(例如：服务器100)的电子组件的俯视图。服务器100包含电源供应器110和散热器112。电源供应器110提供电源给服务器100中的不同电子组件。服务器100包含安装于主机板114上的数个电子组件，而供电时电子组件会发热。其中，每一个电子组件需满足不同的散热需求以维持运转。在本实施方式中，电子组件可以包含处理器120，其他的电子组件也可以包含硬盘126(HHD；Hard DiskDrive)和固态硬盘128(SSD；Solid State Disk Drive)。

服务器100包含设备插槽以容纳额外的集成电路及插轨供电路板插入。各插入组件也会发热并需要散热以维持运转。于本实施方式中，其他插入组件可包含插入对应插轨的一系列的快速周边组件互连电路卡130(PCIe；Peripheral Component InterconnectExpress)和一系列的开放运算计划3.0电路卡132。可将类似于场域可编程门阵列(FPGA；Field Programmable Gate Array)或网络卡的选装设备插入其他设备插槽。一系列的双列直插式存储器装置136(DIMM；Dual In-line Memory Module)容纳于靠近处理器120的设备插槽。服务器100可以在三种不同的模式运转:待机模式、本发明揭露的降温模式以及全功率模式。举例来说，如果服务器100未处于全功率模式，服务器100可以在其他模式运转(例如：待机模式或降温模式)。在本发明的一些具体实施方式中，服务器100在待机模式接收12伏特的电力。降温模式则将电力(例如：12伏特)导向散热器。在全功率模式中，服务器中的所有系统都全功率运行。

服务器100还包括基板管理控制器140，基板管理控制器140配置以检测电力数据和其他对于服务器100中电子组件的支援。服务器100还包含机箱管理控制器142以控制电源供应器110及散热器112的输出。可以有许多类型相同的电子组件。举例来说，服务器100的主机板114可包含额外的插槽或插轨以容纳额外的电子组件(例如:处理器、板卡或存储器装置等)。实际安装于服务器100中电子组件的装配方式不同，也会导致散热需求不同。

图2为绘示根据本发明一具体实施方式中具有不同散热需求服务器的电子组件的俯视图。主机板214类似于图1中的主机板114，其可用于图1中的服务器100。如图2所示，服务器包含数个安装于主机板214的电子组件。电子组件于通电时会发热，且各电子组件分别有不同的散热需求以维持运转。在本实施方式中，电子组件包含处理器220，而一系列的双列直插式存储器装置236设置于邻近处理器220的插槽。主机板214还包含开式放的快速周边组件互连电路卡插轨250和开放运算计划电路卡插轨252，以支应服务器的散热需求因其他电子组件增加而改变。如下所述，在本实施方式中，基板管理控制器240和机箱管理控制器(例如：图1的机箱管理控制器142)可调整供应给散热器(例如：图1的散热器112)的电力以增强散热效果，而能在待机模式下适用于各种散热等级。可以理解的是，散热器112可以是任何一种类型的散热器(例如：风扇或液体冷却装置)。基于以上原则，可以了解任何一种适合的控制器搭载适当的软件或固件都可用来控制散热器。

针对不同产品规格的电子组件(例如：处理器、存储器装置和板卡)都有相对应的散热要求。在本实施方式中，可利用不同的技术在待机模式调整供应给散热装置的电力强度进而有效地对开放运算计划3.0电路卡(例如：图1中的开放运算计划3.0电路卡132)降温。利用软件或固件辅助降温机制，可以为开放运算计划3.0电路卡确定散热器转速，散热器转速用于控制散热器的功率，因此有助于节省能源并避免散热器过度运转以减低声音振动与传递。举例而言，风扇(例如：图1中的散热器112)被分组设置于两个风扇区域中，从而达到更具有目标性的降温效果及相关的功率设定。因此，第一风扇区中的两个风扇可以用相同的风扇转速来转动，而第二风扇区中的两个风扇则可以用另一个不同的风扇转速来转动。当然，针对不同的配置，也可依需求分别控制各风扇转动的风扇转速。

一般而言，执行以下操作的控制器的作业存储器包含支援组件列表，其中支援组件列表是基于电子装置中电子组件的热限制(Thermal Limitation)所组成。由于高耗能和严格的散热需求，某些组件很难降温。相反地，某些电子组件由于低耗能和较低的散热需求，因此较易于降温。结果就是，每种电子组件(包含：开放运算计划3.0电路卡)都具有特定的散热需求而导致热限制。

图3为绘示根据本发明一实施方式关于在待机模式散热开放运算计划3.0电路卡的方法300的示意图。经由软件或固件的设置，可以有很多种散热方法。图3所示为其中一种在待机模式冷却开放运算计划3.0电路卡332(例如：图1中的开放运算计划3.0电路卡132)和快速周边组件互连电路卡330(例如：图1中的快速周边组件互连电路卡130)的方法。可以用服务器(例如：图1中的服务器100)来执行方法300。

如图3所示，待机模式(或称辅助模式(auxiliary mode))中服务器处于接收交流电(AC on)和接收直流电(DC on)之间的状态。待机模式也可以视为完全关闭电源(DC off)的状态。在待机模式时，散热器312通常被断电。在某些实施方式中，当服务器处于待机状态，开放运算计划3.0电路卡332仍接收待机电力。一般而言，待机电力是指电子组件关闭(但设计上会消耗一些电力)时或处于待机模式时消耗的电力。

当服务器处于待机模式，基板管理控制器340用以确定开放运算计划3.0电路卡332是否接收电力。当基板管理控制器340确定开放运算计划3.0电路卡332接收电力时，基板管理控制器340进一步确定开放运算计划3.0电路卡332的特定耗能需求。当开放运算计划3.0电路卡332所接收的电力小于其特定耗能需求，散热器312保持关闭。相反地，当开放运算计划3.0电路卡332所接收的电力大于其特定耗能需求，基板管理控制器340用以控制机箱管理控制器342以启动电源供应器310进入如本发明所述的降温模式。基板管理控制器340用以周期性地检测开放运算计划3.0电路卡332的电力信息和温度。在某些实施方式中，基板管理控制器340每隔10秒检测开放运算计划3.0电路卡332的电力信息和温度。在某些实施方式中，当开放运算计划3.0电路卡332的温度达到预设阈值，基板管理控制器340用以控制机箱管理控制器342以启动电源供应器310而进入本发明所述的降温模式。基板管理控制器340能以每隔1秒至每隔60秒之间的周期来周期性地进行检测，且该周期也可以较短。也可用比60秒长的周期来进行检测(例如：在待机模式时，基板管理控制器340每隔数分钟或每隔数小时进行一次检测)。在某些实施方式中，当系统处于待机模式时，基板管理控制器340可以用第一周期进行检测，但是当处于降温模式时，基板管理控制器340可以用第二周期(例如：比第一周期更长或更短的周期)进行检测。在某些实施方式中，基板管理控制器340的检测周期取决于电路卡(例如：开放运算计划3.0电路卡332)的温度和/或相关电路卡(例如：开放运算计划3.0电路卡332)的电力数据。

在降温模式中，基板管理控制器340用以控制电源供应器310以供应散热器312电力进而冷却开放运算计划3.0电路卡332。在降温模式中，系统使用的电力可高于待机模式，但降温模式使用的电力低于全功率模式。基板管理控制器340用以根据散热器312的运转效能及检测开放运算计划3.0电路卡332所得的温度来调整散热器312的降温能力(例如：调整散热器312的脉冲宽度调变)。举例而言，当第一个散热器312故障时，在同一个散热装置区域中的第二个散热器312增加运转速度以补偿第一个散热器312的故障。

图4为绘示根据本发明一实施方式关于在待机模式中冷却开放运算计划3.0电路卡(例如：图1中的开放运算计划3.0电路卡132)的方法400的流程图。方法400可适用于服务器(例如：图1中的服务器100)。可以利用存储器(例如：基板管理控制器的内部存储器)储存相关的散热器信息。首先，在步骤401及步骤402确定基板管理控制器的状态。亦即先在步骤401查询有关基板管理控制器是否故障。接着在步骤402查询基板管理控制器是否可以启动。如果基板管理控制器故障，方法400则结束。如果基板管理控制器不能启动，方法400返回到步骤401，并再一次查询基板管理控制器是否故障。此外，如果基板管理控制器可以在步骤402启动，方法400持续执行步骤403。

在步骤403中，基板管理控制器搜集开放运算计划3.0电路卡的电力信息和温度。可得而知，基板管理控制器被设置为搜集服务器的配置需求，特别是主机板上所有电子组件的功耗需求。在步骤404，基板管理控制器进一步确定散热器处于待机模式时是否从电源供应器接收电力。

如果确定散热器在待机模式时没有接收电源供应器提供的电力，进行至步骤405。在步骤405中，基板管理控制器控制机箱管理控制器以启动电源供应器。机箱管理控制器控制电源供应器以供应电力至散热器，进而冷却开放运算计划3.0电路卡。

在步骤406，基板管理控制器检测开放运算计划3.0电路卡的电力数据和温度以调整散热器的运转速度。在步骤407中，基板管理控制器更检测散热器以识别故障。在步骤408，进一步确定是否有任何一个散热器故障。当散热器故障时，再进行至步骤409，其中基板管理控制器输出脉冲宽度调变信号至散热器。在本实施方式中，第二个散热器的运转速度上升，进而补偿散热器故障所损失的散热能力。

与传统解决方式相比，基于开放运算计划3.0电路卡的运转状态来控制散热器运转的优点在于能节省电力及增强装置运转性能。

图3和图4中的方法300及方法400绘示为基板管理控制器和机箱管理控制器设定散热器功率强度所例示的机器可读取指令(Machine Readable Instruction)。在这些实施方式中，机器可读取指令包含用于以下装置执行的演算法：(a)处理器；(b)控制器；和/或(c)一个或多个适合的处理设备。演算法可以利用储存在有形介质的软件所实施(例如：闪存存储器、只读光盘(CD-ROM)、软盘、硬盘、数字影像(多功能)光盘(DVD)或其他存储器装置)。然而，本领域普通技术人员可以了解演算法整体和/或其部分可选择性地由处理器以外的设备实施，或以众所周知的方式执行于固件或专用硬件(例如：可以执行于特定应用集成电路(ASIC；Application Specific Integrated Circuit)；可编程逻辑装置(PLD；Programmable Logic Device)；场域可编程逻辑装置(FPLD；Field Programmable LogicDevice)；场域可编程门阵列(FPGA；Field Programmable Gate Array)；离散逻辑(Discrete Logic)装置等。举例来说，全部或部分接口的电子组件可以经由软件、硬件和/或固件所实施。此外，由图3和图4所示的方法300和方法400中一些或全部机器可读取指令可改以手动执行。进一步而言，尽管图3和图4的方法300和方法400所示为演算法。参照图3和图4，本领域普通技术人员可轻易理解并以其他方法替代图中所例示的机器可读取指令。例如，可以改变步骤的执行顺序，也可以改变、消除或组合所述的某些步骤。

虽然本发明的不同实施例已在上述描述，应可理解的是不同实施例仅作为实例来呈现，而不作为限定。在不脱离本发明的精神和范围下，可根据本文的揭露对本发明的实施例做许多更动。因此，本发明的广度和范围不应受上述描述的实施例所限制。相反地，应根据附上的权利要求及其同等来定义本发明的范围。

虽然一或多个具体实施例已用于绘示与描述本发明，所属技术领域中具有通常知识者在阅读及理解本说明书和附图时将可想到同等改变与修饰。此外，相对若干实施变化，本发明的特定特征可能仅揭露一种形态，但这样的特定特征可与其他一或多个其他特征结合，并对于任何给定或特定应用带来有利效果。

本文使用的术语仅用于描述特定实施例的目的，而不意欲限定本发明。如本文所使用的，除非上下文另外清楚地指出，否则单数形式的「一」、「一个」以及「该」也意欲包含多个形式。此外，在实施方式及/或申请专利范围中使用的术语，例如「包括」、「具有」或其变化而言，这些术语意欲包括在类似于术语「包含」的方式。

除非另外定义，否则本中所有使用的术语(包含科技或科学术语)具有本发明所属技术领域中具有通常知识者通常理解的相同意义。进一步理解，除非在本文中已明确定义，否则这样的术语，如同定义在一般使用词典内的术语，应该被解释为具有与其在相关技术领域的上下文中意思一样的涵义，而不会被解释为理想化或过于正式。